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关键词： 人工触发闪电   光谱诊断   时域有限差分方法   通道电流   电磁场  

摘要： 利用无狭缝摄谱技术获取了中国广东一次人工触发闪电通道等离子体的光谱.基于光谱诊断方法确定了该触发闪电通道电流的最大值与最小值分别为30.9 kA和25.6 kA,并采用线性电流衰减传输线模型(modified transmission line with linear current decay, MTLL)对电流进行了模拟.在此基础上,采用时域有限差分方法 (finite-difference time-domain, FDTD)和传输线模型研究了不同距离处的电场分布特征,并对58 m处产生的电场进行了比较.结果发现:当回击速度取1.3×10～8 m/s时,辐射电场与实验垂直电场偏差较大,但与FDTD方法模拟的垂直电场符合一致.进一步,采用FDTD方法、偶极子方法、电荷-磁场极限估算法研究了58 m, 90 m, 1.6 km的磁场分布.与实验数据比较发现:不同计算方法与实验值在58 m和90 m处有一定差异,但在1.6 km处符合一致.

关键词： 电磁场仿真   微波器件   参数化建模   S参数   多目标优化  

摘要： 电磁场仿真技术在微波器件设计与优化中发挥着关键作用。本研究旨在通过电磁场仿真技术建立准确的微波器件分析模型,实现对其性能的精确预测和优化设计,从而显著提高微波器件的研发效率和性能指标。通过建立精确的参数化模型,设置合理的边界条件与激励源,可以全面分析微波器件的性能。研究重点围绕S参数仿真计算、电磁场分布特性分析以及器件损耗评估等核心技术展开。基于此,本文构建了优化目标函数,并采用多目标优化算法,结合严格的过程控制与评估机制,成功实现了微波器件的性能优化。实践表明:基于电磁场仿真的设计优化方法能够有效提升微波器件的性能指标,为相关产品的研发提供了重要的技术支撑。

关键词： 电机学   教学内容改革   电磁场有限元分析  

摘要： 为提高教学效果和学生们的学习质量,在电机学课程教学中,引入了电磁场分析的方法,以直观、实际的磁场分布及其动态变化,来演示电励磁凸极同步电机的电枢反应的动态变化过程中,磁场的状态及其对各个参量的影响.通过这一方式,使学生们对电机内部电磁场的变化及其对电机性能的影响、对各个参量变化的影响以及一些抽象概念有一个直观的认识,从而加深对电机工作原理和电磁特性的理解,为学好这门课程打下良好基础.

关键词： 电磁场   GeoGebra软件   习题教学   动态演示  

摘要： 带电粒子在电磁场中的运动是高中物理教学的重点与难点.传统教学因绘图耗时、不精确、动态展示不足,导致教学效率低、学生模型建构能力薄弱.本文以2023年山东高考第17题为例,借助GeoGebra软件精准描绘粒子在电磁组合场中的运动轨迹,并通过可视化演示将抽象物理过程具象化,降低解题难度,提升学生几何分析能力,帮助学生建构物理模型,提升综合分析能力.

关键词： 数字孪生   工业智能   电力变压器   电磁场   故障定位  

摘要： 作为新一代信息技术与先进制造技术融合的关键发展方向，工业智能利用智能化、数字化和自动化手段，能够显著提升工业生产效率并优化工业设备的预测和维护管理.本文聚焦于工业设备的智能化，以电力变压器在电力系统中高效、稳定运行的需求为出发点，基于电磁场方程和等效电路模型，构建了数字孪生技术的变压器匝间短路故障模型.该模型从电磁场角度对比分析变压器在正常状态和故障状态下的对称性，实现了数字孪生技术与故障诊断的结合.此外，通过对变压器虚拟模型的深入分析，实现对发生故障的位置进行定位，确保变压器的安全运行，提升其可靠性与效率，从而推动整个电力系统的智能化与现代化进程.

关键词： 地球物理学   电磁场   三维正演   软件开发   有限元   CAD建模   网格剖分   并行计算  

摘要： 电磁法是透视地球内部的重要手段,正演仿真模拟在洞悉电磁场响应机制、优化勘探策略以及深化反演处理与解释等方面扮演着不可或缺的关键角色。当前,针对各种电磁场正演算法的研究蓬勃发展,涌现出大量开源程序代码。然而,这些工具往往局限于单一程序层面,尤其在模型构建、网格剖分及后处理显示等核心环节上常需频繁切换至外部软件,增加了操作复杂性与时间成本。为此,开发了一套地球物理电磁场三维正演仿真软件平台EMSIM。该软件基于有限元法实现了三维空间内地球物理电磁场的正演模拟,并具备几何建模、网格剖分、分析求解、可视化显示、数据管理等全流程功能。在软件开发过程中,重点解决了复杂模型建模与剖分、并行计算优化、大规模计算数据高效管理、后处理显示等关键技术难题,显著提升了仿真计算的精度与效率。通过多个案例的对比验证,EMSIM软件在操作性能、计算精度与效率上满足实际应用需求,可作为地球物理电磁学研究的有力工具。

关键词： 低频脉冲电磁场   肌肉修复   肌肉增长   电磁生物效应   作用机制   综述  

摘要： 背景：低频脉冲电磁场作为一种非侵入性治疗方法，不仅在骨折和关节炎的治疗中取得了显著效果，在促进肌肉修复与增长领域也显示出了巨大的潜力。目的：旨在综述低频脉冲电磁场在促进肌肉修复与增长中的应用效果与作用机制。方法：由第一作者检索CNKI和PubMed数据库2000-2024年相关文献，中文检索词为“低频脉冲电磁场，肌肉修复，肌肉增长，电磁生物效应”等，英文检索词为“Low-frequency pulsed electromagnetic fields,Muscle repair,Muscle growth,Electromagnetic biological effects”等，初步检索获得527篇文献，按纳入排除标准进行筛选，最终纳入89篇文献进行综述。结果与结论：近年来，有关低频脉冲电磁场的研究已经相对成熟，但它对肌肉修复与增长的效果和机制尚不清楚。尽管低频脉冲电磁场在增大肌肉质量和力量、提高有氧运动能力、预防失用性肌萎缩以及加速术后康复有积极作用，然而在作用机制、治疗参数的优化以及临床应用效果的广泛验证方面仍然存在挑战。此外，对低频脉冲电磁场作用机制的研究也能为肌肉修复与增长的生物学过程提供新的视角，有助于推进运动医学和再生医学领域的发展。

关键词： 石墨烯   电磁场   狄拉克方程   本征值  

摘要： 石墨烯作为一个前沿的研究领域,其本征值问题的求解对量子力学教学具有重要的示范意义。本文以石墨烯为例,提出了严格求解外加电磁场下无质量狄拉克方程本征值问题的一种较为简洁的方法,即基于朗道和栗弗席兹的相对性量子理论原理,并借助一维谐振子模型众所周知的本征值解巧妙地解析得到了狄拉克方程的本征能量和本征波函数。结果表明,在外加电磁场的石墨烯物理系统中,电场会使得相邻朗道能级间隔发生收缩,并最终导致整个朗道能谱在β=1的临界值处突然发生塌缩,这一有趣的物理现象在非相对论性的标准二维电子气系统中并未出现。石墨烯本征值问题的求解,可以展示量子力学在凝聚态物理和材料科学中的应用。学生可以学习如何使用量子力学理论来解释和预测石墨烯的电学性质,如能带结构和导电性等。这有助于增强学生对量子力学理论与实际应用之间的联系,提高他们对凝聚态物理和材料科学中量子效应的理解。

关键词： 模型系统工程(MBSE)   有限元   人工智能(AI)   电磁场计算  

摘要： 电磁场有限元仿真软件在电磁设计和分析中至关重要。然而，商业软件价格高昂且功能冗余。同时随着人工智能（AI）的发展，深度学习与传统数值模拟的结合提升了仿真精度和效率。为此，亟须开发自主可控、轻量化、面向企业定制的智能仿真软件。该文首先提出了双向耦合的设计方法，使仿真软件能适应复杂需求。然后，基于模型系统工程（MBSE）方法，建立四个层级的电磁场有限元仿真软件的架构设计流程，并完成软件的建模，实现了系统结构和行为的定义和可视化。最后，基于Python开发了集成AI的软件原型IFEM，并通过两个实际案例验证了其功能和准确性。研究成果提高了软件开发的质量、效率和知识传承能力，为数值模拟工业软件在AI for Science背景下的AI集成提供了有效思路。

关键词： 交流电磁场检测   薄壁不锈钢   射线检测  

摘要： 针对核电厂薄壁奥氏体不锈钢焊缝体积检测需求,牵头形成了一套包括理论和仿真研究、探头和系统装备、方法和工艺等的交流电磁场检测(ACFM)技术。对于系统设计的模拟试块进行射线检测(RT)和交流电磁场盲测对比试验,试验结果表明:ACFM系统稳定可靠,可高效实现薄壁不锈钢焊缝超标缺陷有效筛查;ACFM具有不低于RT的超标缺陷检出能力,效率提高超3倍;ACFM技术易对焊缝表面状态敏感,无法定性和精准定量。